地基基础设计方案探讨

地基基础设计方案探讨

摘要:在建筑工程设计中，地基基础部分占着非常重要的部分，一是因为地质情况复杂，二是因为基础受力形式多样，并且基础方案选择正确与否直接影响工程造价。因此在工程设计中，要本着安全适用、经济合理、尽可能技术先进的原则，不断完善地基基础设计，本文就建筑地基基础设计中应该注意的几个问题做以分析。

关键词:地基基础设计重要性考虑因素注意问题

地基基础是工业与民用建筑结构设计的重要组成部分之一。建筑设计的成败，往往取决于基础设计方案选择得是否妥善以及基础设计能否适应建筑场地的实际情况，因此，我们必须对此予以充分重视。

一、地基基础设计的重要性

地基基础是建筑物首先考虑和建造的部位，是一个建筑的根本和立足点。同时，由于地基深埋土地之中，地质情况复杂，变化较多，加上地下水的影响，使得基础设计的不确定性加大，增加了地基基础设计的难度。根据资料统计，一般地基基础及地下室的造价占整个土建造价的10%左右，对埋深较深，地质情况复杂，需特殊处理的地基基础，其造价更可达10%以上。通过地基基础及支护方案的优化，可以有效减少地基的工程量，降低造价。所以，设计过程中通过对不同基础形式方案的比较，择优而用，可以产生较好的经济效益。

二、建筑在基础设计中应考虑的主要因素

建筑的基础设计是建筑结构设计的重要内容，它对保证建筑物的正常使用和安全至关重要。因此，基础设计时必须做到以下五个方面的要求：1.基底压力不超过地基承载力或桩基承载力；2.基础总沉降量和差异沉降量控制在允许限值以内；3.合理的地基处理方法；4.预先估计到基础在施工过程中对毗邻房屋可能造成的影响；5.应当分析综合经济效果，不仅考虑基础本身的用料和造价，还应考虑施工条件和施工工期等因素对经济效果的影响。

三、地基基础设计的依据--工程地质勘察

根据建设部有关规定，无工程地质报告，结构专业为“不合格”。工程地质勘察是工程设计的重要基础资料，凡没有经过审查的正式工程地质勘察报告的，整个项目只能评为不合格品。因此不论工程项目大小都要有工程地质勘察报告。

对于建筑场地的勘察布孔，一般应由设计单位根据拟建建筑物上部结构及基础设计要求提供。对于一般场地，可按勘察规范规定提供，遇地质条件复杂时，勘察部门应结合具体情况加密布孔。基坑、基槽开挖后，一般要进行验坑、验槽，

遇地质条件复杂时还要补钻；勘察、设计要密切合作，使地基基础设计同实际地质条件相吻合。

工程地质勘察不但为设计提供必要的、正确的、可靠的依据，而且还可根据勘察资料对地基基础设计和施工中存在的及可能出现的问题进行探讨、论证、分析，并提出解决问题的措施和建议。

四、地基基础设计中应注意的几个事项

1. 地下室底板受力

由于埋深要求及建筑功能需要，高层建筑一般都设置地下室，多层建筑中也有设置地下室的。采用常规桩基础时，有一个如何确定底板受力的问题。许多设计人员在地下室底板计算中，仅仅考虑底板的活荷载和底板的水浮力，这是不完全的。采用常规桩基础时，即使考虑桩承担底板底面以上全部荷载，也是认为底板与土是脱离的，但事实上，这仅仅是计算假定。测试表明，以侧阻承受荷载为主的桩，土与底板底部有些情况下是接触的，底板承受的荷载最大可以达到其上部荷载的25%-30%。所以底板计算时必须考虑这部分荷载的作用，否则是偏于不安全的。

2. 静压桩的适用性

目前，几乎所有可以采用打入式施工的混凝土桩都能采用静压法沉桩。然而，静压法沉桩的应用也遇到了麻烦。

在某软土地区多个新建小区采用静压桩施工时，开挖以后发现有大批桩倾斜，甚至出现较多的断桩情况；有的工地上，斜桩、断桩的数量相当大，严重威胁着建筑工程的质量，返工费工费时。事实上，这种情况在以前的其它工地上也曾经多次出现，只是不明原因，也没引起重视。

目前的研究分析表明，影响静压桩垂直度及导致断桩的主要因素是：一是压桩机移动时的影响力大小；二是预制桩抵抗附加侧向作用能力的大小；三是桩在软土中的长度与桩长之比；四是上层软土与下层硬土抵御受挤压变形的能力之比。总的来说还是土中的水排不出去，致使土相互挤压所致。

3.CFG桩的应用

CFG桩复合地基技术在全国已广泛应用。在西安主要应用在皂河、渭河、灞河一级阶地

及部分二级阶地，由于这些区域有好的持力层，可大幅度地提高承载力并降低基础沉降，取的了较好的经济效果。同时在实际应用上也存在一些不可忽视的问题，主要有：1.施工设备不具有排气装置，钻孔到达预定标高后向管内泵料，钻杆中的空气排不出来导致桩身产生孔洞。2.钻孔到达预定标高后怕钻头活门打

不开，先提30~50CM再灌料，结果导致桩端有虚土。3.灌料时提管速度与泵送料量不协调导致断桩。4.桩布置不合理导致挖桩间土时经常撞断桩身。这些问题都是工程中常见的问题，需要在工程中事先做好预案才能确保质量。

4.倾斜与偏心率

地基基础规范规定的地基变形允许值包含了沉降差、局部倾斜和倾斜, 没有偏心率的规定, 但在设计中要验算建筑物的偏心率。在实际设计和计算中, 对倾斜的计算难以实施。改用偏心率控制后就容易多了。地基基础规范对高层建筑筏形基础的要求:“在荷载准永久组合下, 偏心距e宜符合下式要求: e≤0.1W/A”。如果将偏心距e≤0.1W/A换算成相应的偏心率η,则有η≤16.7‰。

5.片筏基础底板不宜悬挑过大

在基础设计中，当采用条形基础不能满足地基的容许承载力时，常设计成片筏基础。有时碰到地基强度还不足，往往把片筏基础底板沿外墙轴线向外悬挑，这种单纯为满足地基强度的作法是欠妥的，特别住房屋的山墙和外纵墙相交的转角处，纵横两个方向均有较宽的悬臂板挑出，该板的刚度远较其它部位小，使悬臂板变形过大，再加上建筑物地基的不均匀沉降等因素，很容易造成转角处邻近纵墙的墙体强度受到削弱，至使其底层的窗台下产生严重的开裂现象，直接影响建筑物的质量和使用。对于片筏基础的悬臂最好设置在建筑物的宽度方向，如不能满足上述要求时，通常可适当加深筏基的埋置深度，再在上面加铺预制板，将板底架空，以减少基础自重，做补偿式基础；或用短桩加固地基，做成复合地基。当短桩支撑在下部的砂土、密实粉土上时，效果更为显著。如必须外伸悬挑必须加强基础刚度。

6.地基基础设计中的地基土与结构共同作用问题分析

共同作用概念源于高层建筑与地基基础共同作用，即是把高层建筑、基础和地基三者看成一个整体，并要满足地基、基础与上部结构三者在接触部位的变形协调条件。而地基基础的共同作用是指：地基土与基础（各种类型的桩，包括：柔性桩、半柔性桩、刚性桩等）共同承担上部结构荷载。地基与基础之间的荷载分担比是根据基础变形协调条件确定的。由此可以看出：用沉降控制来设计地基基础正是地基基础共同作用概念的具体运用，地基处理或基础加固就是视基础沉降量大小的控制要求确定地基补强的程度和发挥原地基土承载力的程度。目前常用的变刚度调平设计就是考虑了共同作用效应，通过改变基础支撑刚度分布，以使建筑物沉降趋于均匀，基础内力降低。

7.桩端持力层的选择

一般应选择较低压缩性并有一定厚度的土层做为桩端持力层，桩端持力层是影响基桩承载力的关健性因素，对摩擦端承桩，桩端下持力层的厚度不宜小于3m；对摩擦桩厚度要求可适当放松；当存在软弱下卧层时，桩端下持力层厚度不宜小于4d。设计上要确保桩端进入持力层的深度，才能有效发挥其承载力。